从能源利用角度浅谈萘法苯酐的工艺管理.pdf

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1、从能源利用角度浅谈萘法苯酐的工艺管理刘一斌张立萍张雷(唐山旭阳化工有限公司，河北唐山063606)摘要：苯酐是重要的工业原料，在绿色化学的全球背景下，我们应当追求苯酐生产的更高能源利用效率。本文简要综述萘法苯酐生产的发展历史、生产原理，并提出了工业改造的方向。关键词：苯酐；萘法生产；催化剂：尾气ft．4用苯酐，即邻苯二甲酸酐，有刺激性气味，工业上常是白色片状晶体。苯酐在工业上应用十分广泛，染料、涂料、PVC增塑剂中都有应用。随着塑料工业的兴起，作为增塑剂的苯酐需求量也大量增加，因此苯酐的生产就成

2、为十分重要的一环。1萘法苯酐生产发展概述苯酐生产中，最早的方法就是萘法生产工艺。我国在1953年就建立了萘法生产苯酐的生产线，利用焦油萘作为原料，以固定床气相氧化法进行生产。随后生产工艺上迅速改进，仅在5年后，流化床工艺投入生产。这种生产工艺产品质量高，能耗大幅降低，迅速推广开来。在1988年的数据中，流化床工艺的萘法生产苯酐方法占据我国苯酐总产量的90％。后来石油产业推动了另一种生产工艺：邻法苯酐生产。由于萘法中原料价格高，反应器产率低，因而相比邻法能耗较高，造成成本的增加。因此各大生产厂家均

3、希望从能源利用的角度寻找萘法苯酐生产的突破，从而降低萘法生产苯酐的成本。2萘法苯酐生产原理萘法苯酐生产，总得原理是lmol萘在4．5mol氧气氧化的条件下生成1mol苯酐和二氧化碳、水，这一过程是在催化剂五氧化二钒的辅助下完成的，工业上直接用空气氧化即可。整体上可以分为融化萘，氧化，冷凝，减压精馏，刮片和成品等过程。空气压缩进入流化床，液体萘会经过蒸发形成气态，被空气携带，与含有催化剂的催化层接触，生成苯酐，并发出热量。反应设备中的冷凝管会有流动的水进行冷却，而反应后的气体则经过旋风分析器，分理

4、出粗苯酐产品，粗产品还要经过精馏。尾气一般先洗涤，然后催化焚烧。3能源利用上的改进3．1生产工艺的改进萘法生产苯酐的工艺中，涉及供风系统、反应系统和分析系统等多个环节。萘法对于萘的含量要求高，并且要尽量降低原料中硫的含量。由于苯酐氧化需要鼓入空气，而本身反应系统在放热过程中会产生大量的蒸汽，故可以采用汽轮机带动鼓风机提供反应需要的空气。萘由液体在汽化釜内气化，这需要蒸汽的间接加热，如果萘气化不充分将造成原料的损失和后续工艺的危害。所以要加大汽化釜的蒸发空间，避免液态萘气化不充分；在汽化釜出口增加

5、液体滤网，截留仍为液态的萘；在萘蒸汽管线上也要提供加热或保温措施，避免萘蒸汽在运输过程中冷凝。反应系统中，要控制好风量和盐浴温度，风量可以缓慢提高，盐浴温度可以缓慢降低。在凝华系统中，气体被了冷却至170Z：左右，苯酐可以从中分离出来，进入粗产品集中罐。气体从冷凝器中排出，温度控制在60℃左右，这是为了充分冷凝苯酐。精馏系统中，为了更好的保持真空状态，可以增加“汽提蒸汽”，也就是热态氮气。这样可以降低反应器内各成分的分压，保证真空精馏的产品质量。3．2催化剂的改造为了改进苯酐生产工艺，向低能耗的

6、方向发展，提高催化剂的负荷是有效手段。目前我国的苯酐生产主要依赖进口的催化剂，因此催化剂的改造迫在眉睫。氧化钒作为催化剂是1917年在美国出现，这种催化剂具有专一性和高效性，常用的是采用熔融方法制得的熔钒。V：Os—K：SO。-SiO。型催化剂，是常用的选择，并且加入亚硫酸铬或者五氧化二磷等助催化剂会增加催化效率。助催化剂可以改变酸碱性，减少过氧化物的量。催化剂的载体可以使催化剂温度更加均匀。最初使用硅酸盐类催化剂，后期采用TiO：作为载体。现在一般认为载体对于催化剂效率的影响表现在对氧的吸附上

7、。因此厂家也会尽量选择环形的载体。利用正戌烷也可以经过催化氧化制取苯酐，并且正戊烷成本更低，但是催化剂的研究成为最大的障碍。VPO催化剂可以解决这一难题，选择性氧化可以制取苯酐。VPO催化剂，是将氧化钒在醇中溶解，并加入磷酸制得，主要成分是(VO)zP：O，。反应时，温度控制在380℃，正戊烷的气体占原料气体的3．5％。3．3尾气处理对尾气的合理利用，也是提高工业生产中能源利用的方式。苯酐生产中尾气的处理方式基本有两种：氧化焚烧工艺和新富马酸工艺。邻法的尾气成分较单一，有利于生产富马酸，并且是饲

8、料级别。但是萘法生产的尾气，成分复杂，生产富马酸不能满足需要。所以萘法的尾气处理是新水洗法富马酸工艺和蓄热氧化焚烧工艺(RTO)。RTO工艺中，是将尾气直接送入蓄热室，加热到800℃以上，将尾气中的碳和氢氧化为二氧化碳和水，并进一步产生蒸汽。真正变废为宝的方法，是生产富马酸。尾气水洗后，用活性炭等方式去除有机物等杂质，然后进行异构化。顺丁烯二酸转变为反丁烯二酸，随后进行脱色处理，重结晶提纯，真空干燥等步骤，即可将尾气变为新的产品。这种方法更加具有经济效益，因而被广泛采用。4结语萘法苯酐生产仍是我